一种分布式光纤的测温系统及其测温方法与流程

本发明涉及分布式光纤测温技术领域，尤其是一种分布式光纤的测温系统及其测温方法。

背景技术：

分布式光纤测温技术凭借着其布置方式灵活，可以在易燃易爆环境下使用等特点，在特种设备、矿井隧道等诸多领域被广泛应用。虽然分布式光纤测温系统的测温点数量众多，但是在测温点至外的位置依旧存在测温盲区，如何在不增加硬件成本的前提下提高测温覆盖密度，成为了分布式光纤测温的一个重要研究方向。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种分布式光纤的测温系统及其测温方法，能够解决现有技术的不足，提高了分布式光纤测温系统的测温覆盖密度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种分布式光纤的测温系统，包括，

若干个光纤传感器，用于对布置区域的温度进行检测；

光信号处理模块，用于处理光纤传感器传输的光信号，计算出布置区域的温度；

温度拟合模块，通过对布置区域温度的拟合，计算出非布置区域的温度；

温度校正模块，用于对布置区域温度和非布置区域温度进行校正。

一种上述的分布式光纤的测温系统的测温方法，包括以下步骤：

a、光纤传感器对布置区域的温度进行检测；

b、光信号处理模块根据反斯托克斯光与斯托克斯光光强比值确定布置区域各点的温度值；

c、温度拟合模块，通过对布置区域温度的拟合，计算出非布置区域的温度；

d、温度校正模块，对布置区域温度和非布置区域温度进行校正。

作为优选，步骤c中，计算非布置区域温度包括以下步骤，

c1、确定温度拟合点的位置；

c2、以温度拟合点为圆心，做三个同心圆，分别为第一拟合区域、第二拟合区域和第三拟合区域，第一拟合区域内至少存在2个布置区域测温点；第二拟合区域中的布置区域测温点多于第一拟合区域中的布置区域测温点，第三拟合区域中的布置区域测温点多于第二拟合区域中的布置区域测温点；

c3、分别使用第一拟合区域、第二拟合区域和第三拟合区域对温度拟合点的温度进行三次线性拟合，每个布置区域测温点的拟合系数与其和温度拟合点的距离成正比；

c4、对所有温度拟合点重复上述步骤c1-c3，以三次拟合结果为基础建立三张拟合温度分布图，以线性度最高的一张拟合温度分布图为基准分布图，将另外两张拟合温度分布图中与基准分布图线性相关的部分与基准分布图进行加权平均，得到最终的拟合温度分布图，加权系数与拟合温度分布图中和基准分布图线性相关的部分占整个拟合温度分布图的比例成正比。

作为优选，步骤c4中，在进行加权平均计算之前，对基准分布图进行小波去噪处理。

作为优选，步骤d中，对布置区域温度和非布置区域温度进行校正包括以下步骤，

d1、将布置区域温度和非布置区域温度进行组合，得到区域温度分布图，将不同时刻的区域温度分布图进行对比，标记出温度阶跃变化的区域和时间段；

d2、对标记区域的相邻区域在标记时间段之前的温度变化进行遍历，若存在线性相关的温度阶跃变化，则判定为正常，结束步骤d；否则，转至步骤d3；

d3、使用标记区域未出现温度阶跃变化的时间段温度作为参考值，使用标记区域的相邻区域的温度变化趋势函数对参考值进行校正，校正后的参考值作为标记区域的校正后温度。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过采用多重拟合的方式，利用实际测温点对温度拟合点的温度进行拟合计算，拟合精度高。然后通过对所有温度点的整体校正，有效消除测温过程中带来的误差干扰和拟合过程中导致的误差放大。本发明在不增加硬件成本的前提下，可以极大提高测温覆盖密度，为温度检测提供更为准确的数据。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的原理图。

具体实施方式

参照图1，本发明一个具体实施方式包括，

若干个光纤传感器1，用于对布置区域的温度进行检测；

光信号处理模块2，用于处理光纤传感器1传输的光信号，计算出布置区域的温度；

温度拟合模块3，通过对布置区域温度的拟合，计算出非布置区域的温度；

温度校正模块4，用于对布置区域温度和非布置区域温度进行校正。

一种上述的分布式光纤的测温系统的测温方法，包括以下步骤：

a、光纤传感器1对布置区域的温度进行检测；

b、光信号处理模块2根据反斯托克斯光与斯托克斯光光强比值确定布置区域各点的温度值；

c、温度拟合模块3，通过对布置区域温度的拟合，计算出非布置区域的温度；

d、温度校正模块4，对布置区域温度和非布置区域温度进行校正。

步骤c中，计算非布置区域温度包括以下步骤，

c1、确定温度拟合点的位置；

c2、以温度拟合点为圆心，做三个同心圆，分别为第一拟合区域、第二拟合区域和第三拟合区域，第一拟合区域内至少存在2个布置区域测温点；第二拟合区域中的布置区域测温点多于第一拟合区域中的布置区域测温点，第三拟合区域中的布置区域测温点多于第二拟合区域中的布置区域测温点；

c3、分别使用第一拟合区域、第二拟合区域和第三拟合区域对温度拟合点的温度进行三次线性拟合，每个布置区域测温点的拟合系数与其和温度拟合点的距离成正比；

c4、对所有温度拟合点重复上述步骤c1-c3，以三次拟合结果为基础建立三张拟合温度分布图，以线性度最高的一张拟合温度分布图为基准分布图，将另外两张拟合温度分布图中与基准分布图线性相关的部分与基准分布图进行加权平均，得到最终的拟合温度分布图，加权系数与拟合温度分布图中和基准分布图线性相关的部分占整个拟合温度分布图的比例成正比。

步骤c4中，在进行加权平均计算之前，对基准分布图进行小波去噪处理。

步骤d中，对布置区域温度和非布置区域温度进行校正包括以下步骤，

d1、将布置区域温度和非布置区域温度进行组合，得到区域温度分布图，将不同时刻的区域温度分布图进行对比，标记出温度阶跃变化的区域和时间段；

d2、对标记区域的相邻区域在标记时间段之前的温度变化进行遍历，若存在线性相关的温度阶跃变化，则判定为正常，结束步骤d；否则，转至步骤d3；

d3、使用标记区域未出现温度阶跃变化的时间段温度作为参考值，使用标记区域的相邻区域的温度变化趋势函数对参考值进行校正，校正后的参考值作为标记区域的校正后温度。

在使用温度变化趋势函数对参考值进行校正过程中，删除存在阶跃变化的温度变化趋势函数，然后将剩余温度变化趋势函数进行归一化处理，使用处理后的温度变化趋势函数对参考值进行校正。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。